-Class of Scleral-
“美视季”巩膜镜
专研课堂第六课
巩膜镜的设计
（上）
前言：
第二代非球巩膜镜~美视季®硬性巩膜接触镜将于近日隆重上市！其诸多创新的光学设计为患者带来了更优异的视觉体验。为了更好的了解巩膜镜相关设计思路，“美视季”巩膜镜专研课堂将分两期介绍巩膜镜设计的那些事儿~
巩膜镜虽然被业内称为大号RGP（硬性角膜接触镜），但是设计难度、考虑的方面比RGP更为复杂，其不仅要考虑与角膜之间的安全距离以解决角膜敏感带来的不适，同时也要考虑镜片与角巩膜缘区或着陆区的舒适距离。同时，由于其直径相对较大，旋转、掉片的问题都需要更多的考虑和解决。
本期将从人眼结构的角度带来巩膜镜三区设计VS四区设计、着陆区切线VS弧线设计、环曲VS非环曲设计各自的优劣势。
1、角（巩）膜缘区、前部巩膜形状呈切线状
角（巩）膜缘，即角膜与巩膜移行区，宽约1.5-2.0毫米，由于透明的角膜嵌入不透明的巩膜内，并逐渐过渡到巩膜，所以在眼球表面没有一条明确的分界线（图1）。
图1
验配巩膜镜片时，角（巩）膜缘是一个非常重要的参数依据，人们通常印象中，角巩膜缘区和前部巩膜连接部通常假设是弧形与弧形的连接形态。（图2）
图2
随着技术的进步，先进的诊断仪器及测量手段不断出现，如Scheimpflug 成像、摩尔轮廓测量和OCT，让人们对与巩膜形态有了更深刻、精准的认识。美国太平洋大学一项基于使用OCT测量巩膜形态的研究发现，角膜和巩膜的过渡区（即角巩（膜）缘区）的形态是直线的（图3）。
图3
这项研究涉及48个人96只正常眼，测量评估了眼球前部8个不同子午线方向的形态。这其中大多数的角膜巩膜过渡区展现出切线的形态。此外，在同一只眼的不同子午线上，也测量到了不同的角膜和巩膜的过渡区形态2。
对于前部巩膜的形态(介于直径15.0mm和20.0mm间)，通常认为这个区域的形状是凸状的，毕竟眼睛是一个球形。但是结果与此相反，多数案例中前部巩膜的形态依然展现出切线（直线），其数量远大于我们通常认为的凸状（凸状不足1/3的数量）2。
2、角（巩）膜缘区、前部巩膜是非对称性的
在上述太平洋大学的研究中也测量了角巩膜缘的切线角度和巩膜的切线角度。他们用Visante (Zeiss)眼前节OCT测量并分析了切线角的数据。从图4中可以看出角巩膜缘（中间一圈表示）的鼻侧方向会比其他方向要更平坦些，这也符合角膜地形图中鼻侧角膜较平坦的现象。
图4
大体上角巩膜缘各方向的切线角没有明显的统计学差异，而巩膜部则不同，尤其是在鼻侧和颞下有着显著的差异。如果以下方切线角为中间参考的话，鼻侧部分切线角比较小即较平坦，而颞侧部分切线角更大即更陡峭。即使在同一只眼的不同子午线之间，每个人角巩膜缘及前巩膜形状依然呈现很大的不同。角巩膜缘的切线角差异平均为1.8度，而巩膜区切线角的差异平均高达6.6度2。
综上，可以看到角膜、角巩膜缘、巩膜的形态对于不同的人群、病患在同一子午线都是有差异的，变量极多，因此在巩膜镜设计过程中至少需要考虑如何精细设计以便更好的与不同角巩膜形态所匹配，整体区域区分越细会带来更精准的验配。
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1、三区设计VS四区设计
尽管不同的厂商在镜片设计参数上会有些许差异，但基本的镜片结构仍遵循基础理论设计。首先我们来介绍标准球面设计巩膜镜(此处球面设计指同轴旋转对称的设计或非环曲设计)的结构和设计原则。
在镜片结构上，传统标准球面设计巩膜镜可以分为以下三个区域3（图5）：
1. 光学区(Optical zone)
2. 过渡区(Transition zone)
3. 着陆区(Landing zone)
图5
传统三区设计满足了一些角膜高度敏感、配戴传统RGP不舒适的不规则角膜散光、眼表疾病患者的舒适性需求，在临床应用了有数十年。但是通过第一部分的研究结论，我们看到人眼在过渡区（含角（巩）膜缘区）不同区域存在不同的切线角、同时由于鼻侧颞侧高低不同的形态，如果仅以过渡区进行平滑设计，在角巩膜缘切线角较高的区域，巩膜镜有可能会有所接触而造成患者配戴的不舒适，因此将过渡区再细分，分为边弧区、角（巩）膜缘区。独立四区的设计将巩膜镜与角膜缘区保留一定的间隙是更为精细的，能更好的匹配不同角巩膜形态，同时也可以起到保护该区域干细胞的作用。
图6
图 7
2、着陆区切线VS弧线设计
在第一部分中我们看到前部巩膜更大比例的呈现了切（直）线形状，不同的巩膜镜在这一部分的设计也有不同，有的为切线设计、有的为弧线设计，其目标都为保证镜片在沉降过程中压力均匀分布在巩膜着陆区。
弧形着陆区的巩膜镜的尾部与巩膜有一定的缝隙，有利于内外部氧气互换，提高配戴巩膜镜后的透氧性，但是容易刺激结膜、形成血丝。
图8
切线着陆区设计的巩膜镜契合了人眼前部巩膜的形态，不仅可以减少巩膜镜边缘和巩膜颞侧眼睑之间的相互作用，这种切线拟合也可以减轻对眼睛的压力，提高配戴的舒适度并增加镜片配戴时间1。另外，可以根据不同人眼前部巩膜切线角的大小进行着陆区切线角不同角度的设计，精准控制镜片与眼球的接触面积，有效减少眼球与镜片边缘的摩擦，实现巩膜镜泪液交换和配戴稳定的最佳平衡。
图9
3、环曲VS非环曲设计
70%以上的巩膜镜患者多为不规则角膜散光人群，除此之外普通的高度散光患者对于巩膜镜也有一定的需求，经过数十年的发展，近几年来多种散光设计的巩膜镜发展相当迅速，包括前环曲（前散）、后环曲（后散）或双环曲（双散）设计的巩膜镜。
前环曲设计的巩膜镜散光位于光学区，是针对改善视觉质量（例如残余眼内散光）而设计的，但使用的前提是镜片的定位需稳定，但巩膜形态的不对称性和上下眼脸的压力也会导致镜片旋转及角度偏移，效果并不理想，所以一般情况下较少使用单独的前环曲巩膜镜。而后环曲设计实际上是指将巩膜镜着陆区（或过渡区）制作为环曲式设计来改善定位，这不会影响巩膜镜的中央光学区，在第一部分内容中我们看到大部分人的眼前表面形状会有某些程度的非旋转对称性，因此非旋转对称式（环曲面）的镜片对于巩膜镜的配戴而言，是较符合眼球生理结构的，这样可以使每个象限的压力被平均分担，并不会有某个象限或区域承受较大的压力，进而减少血管压迫和结膜白化的机率。双环曲设计（图10）则结合了后环曲设计及前环曲设计，即利用环曲设计的着陆区来改善定位并利用前表面光学区来矫正残余散光。
图10
随着科技的进步，人们对角膜与巩膜形态的认识越来越深入。为了更好的匹配不同的形态、提高配戴舒适度及持久性，创新四区、切线设计着陆区、双环曲、非球面等等巩膜镜的设计越来越为医生和患者所接受。未来，随着加工工艺的发展，巩膜镜将会逐渐进入千人千眼的个性化定制的阶段，成为视光及眼表疾病治疗领域的利器。
本期的“美视季”巩膜镜专研课堂就到这里啦，下一期我们将带来巩膜镜的设计（下），来聊聊影响巩膜镜视觉质量的相关设计。如果您有其他希望了解的话题，也欢迎在评论区留言~
参考文献：
1.Daddi Fadel: The influence of limbal andscleral shape on scleral lens design
2.《Eye shape and scleral lenses》Kojima R, Caroline PJ, Graff T, Kinoshita B, Copilevitz L, Achong-Coan R, van der Worp E, Lampa M,
3.Eef van der Worp，（2015），A Guide to Scleral Lens Fitting (2 ed.)；10-22
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